制造過程與工程習(xí)題講解

1、機(jī)械制造基礎(chǔ)習(xí)題鑄造（作業(yè)）：1,澆注溫度可以提高合金的充型能力，但為什么又要防止?jié)沧囟冗^高？澆注溫度越高，合金粘度越低，保持液態(tài)時(shí)間越長，流動性越好，充型能力越強(qiáng)。但溫度過高導(dǎo)致大的吸氣量和大收縮率，易產(chǎn)生鑄造缺陷。所以澆注溫度在保持充型能力的前提下溫度盡量的低。生產(chǎn)中薄壁件應(yīng)采用較高溫度，厚壁件應(yīng)采用較低溫度。2 .縮孔與縮松對鑄件的質(zhì)量有何影響？為何縮孔比縮松容易防止？凝固結(jié)束后在鑄件某些部位出現(xiàn)的孔洞，大而集中的孔洞叫做縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松?？s孔和縮松可使鑄件力學(xué)性能大大降低，以致成為廢品?？s孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮。且得不到補(bǔ)償?？s孔產(chǎn)生的部

2、位在鑄件最后凝固區(qū)域?？s孔可采用順序凝固方式，并增加冒口的方式來防止?？s松形成的基本原因是被樹枝狀的晶體分隔開的小液體區(qū)域得不到補(bǔ)充。主要出現(xiàn)在糊狀凝固的合金中，或斷面較大的鑄件壁中?？s松形成原因和縮孔不一樣，且面積較大，一般采用順序凝固方式，并增加冒口的方式來防止。3 .鑄件的凝固方式有哪些？哪些合金傾向于逐層凝固？鑄件凝固的方式有：逐層凝固、糊狀凝固和中間凝固。結(jié)晶溫度范圍越小，凝固的區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼，近共晶成分鑄鐵更趨向于逐層凝固。4 .消失模鑄造的基本工藝過程與熔模鑄造有何不同？消失模鑄造用泡沫塑料制成的模樣制造鑄型，模樣并不取出，澆注時(shí)模樣氣化消失而獲得鑄件的方法。

3、其主要工藝過程包括：1）制造模樣；2）掛涂料；3）干沙造型；4）澆注和落沙清理。熔模鑄造用易熔材料制成模型，然后在模樣表面包裹若干層耐火材料制成型殼，再將模樣融化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后填沙澆注的鑄造方法。其主要工藝包括：1）蠟?zāi)Ｖ圃欤?）蠟?zāi)＝M合；3）型殼制造（脫蠟）；4）填沙澆注及落沙清理。5 .什么是鑄造工藝圖？它包括哪些內(nèi)容？鑄造工藝圖是用各種符號及參數(shù)表達(dá)出鑄造工藝方案的圖形，包括的內(nèi)容有：澆注位置，分型面，型芯數(shù)量，形狀，尺寸，加工余量，收縮率，澆注系統(tǒng)等。其作用為：指導(dǎo)模樣設(shè)計(jì)，生產(chǎn)準(zhǔn)備，鑄型制造，鑄件檢驗(yàn)等。6 .什么要規(guī)定最小的鑄件壁厚？普通灰口鐵壁厚過

4、大或壁厚不均勻各會出現(xiàn)什么？壁厚過薄可能引起澆不到或冷隔缺陷。所以要規(guī)定最小的鑄件壁厚，以免產(chǎn)生鑄缺陷，白口組織等。普通灰口鐵壁厚過大時(shí)，會出現(xiàn)鑄件晶粒粗大，內(nèi)部缺陷多，力學(xué)性能下降。普通灰口鐵壁厚不均勻時(shí)，會出現(xiàn)壁厚處合金聚集，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，而且易在交接處引起熱應(yīng)力。7 .澆注位置選擇和分型面選擇哪個(gè)重要？如發(fā)生矛盾該如何處理？澆注位置是澆注時(shí)鑄件在鑄型中的空間位置，澆注位置對鑄件質(zhì)量和鑄造工藝都有很大的影響。制定鑄造方案時(shí)必須優(yōu)先予以考慮。分型面決定了鑄件在造型中的位置。通常造型位置和澆注位置一直。分型面對鑄件質(zhì)量及鑄造工藝有很大影響。首先應(yīng)保證鑄件的質(zhì)量要求，其次應(yīng)使操作盡量簡

5、化，再考慮具體生產(chǎn)條件。思考題:1 .如何區(qū)分裂紋性質(zhì)，如果是熱裂，該從哪些方面采取措施？2 .手工造型常用哪幾種造型方法，各適用于何種零件？3 .為什么空心球難以鑄造？要采取什么措施才能鑄造？試用圖示表達(dá)。4 .從合金的鑄造性能來分析，設(shè)計(jì)鑄件是應(yīng)該考慮哪些方面？5 .從鑄造工藝來分析，設(shè)計(jì)鑄件是應(yīng)該考慮哪些方面？6 .分析下圖中砂箱箱帶的兩種結(jié)構(gòu)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？為什么？I!1IIt1I【】I-,mczzzirn1：11Jl=7 .金屬型鑄造有何優(yōu)越性？為什么金屬型鑄造未能廣泛取代砂型鑄造8 .壓力鑄造有何優(yōu)缺點(diǎn)？它與熔模鑄造的適用范圍有何不同、金屬的塑性變形1 .何謂塑性變形？塑性變形的實(shí)質(zhì)

6、是什么？塑性變形是當(dāng)外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過該金屬的屈服點(diǎn)，即使外力取消，金屬的變形也不完全恢復(fù)，而產(chǎn)生的永久變形。塑性變形的實(shí)質(zhì)：晶體內(nèi)部存在大量缺陷，其中以位錯對金屬塑性變形的影響最為明顯；在外力作用下，位錯運(yùn)動的結(jié)果導(dǎo)致了整個(gè)晶體的塑性變形。2 .下圖所示零件采用模鍛制坯，修改不合理結(jié)構(gòu)，并說明理由。與分模面垂直的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度；兩個(gè)非加工表面形成的角都應(yīng)按模鍛圓角設(shè)計(jì)。_1幽3 .材料的回彈現(xiàn)象對沖壓生產(chǎn)有何影響？應(yīng)采取哪些措施保障沖壓件精度？回彈：材料彎曲時(shí)，板料產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。外載荷去除后，塑性變形保留下來，彈性變形消失，使板料形狀和尺寸

7、發(fā)生與加載時(shí)變形方向相反的變化，從而消去一部分彎曲變形效果的現(xiàn)象?；貜検贡粡澢慕嵌仍龃螅话慊毓璽角為0度10度。因此，在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，必須使模具的角度比成品件角度小一個(gè)回彈角，以保證成品件的彎曲角度準(zhǔn)確。4 .比較落料和拉深所用凸凹模結(jié)構(gòu)及間隙有什么不同？為什么？落料是利用沖裁取得一定外形的制件或坯料的沖壓方法。落料所用凹凸模設(shè)計(jì)成刃口形式，以利于沖裁。其凸凹模間隙嚴(yán)重影響仲裁件的斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度：間隙過大，沖裁件被撕開，邊緣粗糙，卸料力和推件力越?。婚g隙過小，上下裂紋也不能很好重合；摩擦嚴(yán)重，模具的壽命將降低。單邊間隙可按下述經(jīng)驗(yàn)公式c=m(r

8、計(jì)算，系數(shù)m與材料種類、厚度及落料件的精度相關(guān)，較拉深小。設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)先按落料件確定凹模刃口尺寸，其值應(yīng)靠近落料件公差范圍內(nèi)白最小尺寸，凸模尺寸=凹模刃口尺寸-間隙。拉深所用凹凸模工作部位應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，圓角半徑過小，容易將板料拉穿。一般取r凹=10b,凸=(0.61.0)r凹。拉深凹凸模間隙過小，模具與拉深件的摩擦力增大，易拉穿工件和擦傷工件表面，降低模具壽命；間隙過大，又容易使拉深件起皺，影響拉深件的尺寸精度。拉深模的凸凹模間隙比沖裁模的大，一般取單邊間隙：c=(1.11.2)(7。5 .在圖示的兩種抵鐵上進(jìn)行拔長時(shí)，效果有何不同？左圖鍛件受4個(gè)壓應(yīng)力，塑性變形越好，效率高，同時(shí)4個(gè)壓應(yīng)

9、力對稱，易保障工件的斷面形狀，加工精度較高。適合軸類零件進(jìn)行鍛造加工。右圖鍛件受上下2個(gè)壓應(yīng)力，可鍛的零件的種類較多，但水平方向沒有壓束，定位精度較差，同時(shí)難保障工件的斷面形狀，易變形，加工精度較低。6 .纖維組織的存在對金屬力學(xué)性能有何影響？在零件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意哪些問題？纖維組織在性能上具有方向性，在縱向（平行纖維方向）上塑性和韌性越高；在橫向（垂直纖維方向）上塑性和韌性越低。纖維組織的穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法加以消除，只有經(jīng)過塑性加工才能改變其方向和形狀。因此，在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，盡量滿足最大正應(yīng)力方向與纖維方向重合，最大切應(yīng)力方向與纖維方向垂直及纖維分布與零件的輪廓相符合，盡量使纖維組

10、織不被切斷。7 .如何提高金屬的塑性？最常采用的措施是什么？提高金屬的塑性白方法包括：1）提高金屬的溫度，在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行塑性加工，如鍛造溫度；2）合適的應(yīng)變速率，在臨界點(diǎn)以左盡量采用低速，在臨界點(diǎn)以右，盡量采用高速；3）應(yīng)力狀態(tài)盡可能使壓應(yīng)力數(shù)目增多，拉應(yīng)力數(shù)目減少。提高金屬的溫度是提高金屬的塑性最常采用的措施。思考題:1 .描述沖裁時(shí)板料的變形和分離過程。2 .精密模鍛需要采取哪些工藝措施才能保證產(chǎn)品的精度3 .碳鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)變形時(shí)，是否會有冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象?4 .“趁熱打鐵”的含意何在？5 .自由鍛和模鍛的工藝規(guī)程分別包括哪些主要內(nèi)容？6 .圖示零件采用錘上模鍛制造，請選擇最合

11、適的分模面位置，并說明理由。三、焊接1 .低碳鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)分為哪些區(qū)段？各區(qū)段對焊接接頭性能有何影響？焊接熱影響區(qū)指焊縫附近因焊接熱作用而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域，可分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。熔合區(qū)(半熔化區(qū))：指焊縫和基體金屬的角接過渡區(qū)，熔化的金屬凝固成鑄態(tài)組織，未熔化的金屬成為過熱粗晶。雖然該區(qū)很窄，但因其強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，并且是應(yīng)力集中處，所以是焊接接頭性能最薄弱的區(qū)域。過熱區(qū)：奧氏體晶粒粗大，形成過熱組織，故塑性及韌性降低。正火區(qū)：加熱時(shí)金屬發(fā)生再結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏體晶粒。冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，力學(xué)性能優(yōu)于母材。部分相變區(qū)：珠光體和部分

12、鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，變成細(xì)小的奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但其晶粒有長大趨勢。力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。2 .產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的原因是什么？消除焊接應(yīng)力的辦法有哪些？應(yīng)力與形變原因：焊接過程中受到局部加熱和冷卻。焊接時(shí)膨脹，但由于受到阻礙，故高溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力，低溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力，兩者平衡。冷卻后，高溫處冷卻慢，收縮大，最后在高溫處產(chǎn)生拉應(yīng)力低溫處產(chǎn)生壓應(yīng)力。預(yù)防和減少焊接應(yīng)力有：(1)選用塑性好的材料，避免焊縫密集交叉，避免焊縫截面過大和焊縫過長；(2)采用正確的焊接次序。(3)焊前對焊件進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱，以減小焊件各部位之間的溫差；(4)采用小能量焊接或錘擊焊縫，多層焊，減少焊接應(yīng)力；(5)焊后

13、進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除焊接殘余應(yīng)力。將焊件加熱至500650攝氏度左右，保溫后緩慢冷卻至室溫。3.焊接變形有哪些基本形式？焊前為預(yù)防和減小焊接變形有哪些措施焊接應(yīng)力的存在，會引起焊件的變形，其基本類型有橫向和縱向收縮變形、彎曲變形、扭曲變形、角變形及波浪變形。焊前為預(yù)防和減小焊接變形有：(1)預(yù)防和減小焊接應(yīng)力的相關(guān)措施；(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用對稱結(jié)構(gòu)、大剛度結(jié)構(gòu)或焊縫對稱分布結(jié)構(gòu)；(3)施焊中，采用反變形措施或剛性夾持法。4 .對銅或銅合金板材能否進(jìn)行點(diǎn)焊？為什么？一般情況下不能對銅或銅合金板材進(jìn)行點(diǎn)焊。點(diǎn)焊是電阻焊的一種形式，其利用電流所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后在

14、壓力下形成焊接接頭。但銅或銅合金的導(dǎo)電性很好，電阻很小，且熱量大，易產(chǎn)生焊不透現(xiàn)象；同時(shí)，銅或銅合金的熔點(diǎn)高，導(dǎo)熱性也很好，點(diǎn)焊很難將其局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)。5 .有現(xiàn)直徑。500mm鑄的鐵齒輪和帶輪各1件，鑄造后出現(xiàn)圖示斷裂現(xiàn)象。曾先后用E4303(J422)焊條和鋼芯鑄鐵焊條進(jìn)行電弧焊冷焊補(bǔ)，但焊后再次斷裂，試分析其原因。請問采用什么方法能保證焊后不裂，并可進(jìn)行機(jī)械加工？一、直徑()500mm鑄的鐵齒輪：焊后再次斷裂的原因：1)E4303(J422)焊條為結(jié)構(gòu)鋼焊條，鋼芯鑄鐵焊條適用于非加工面的焊接，焊條選擇不正確。2)采用冷焊法，熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織、裂紋氣孔，一般只用于補(bǔ)焊要求不高

15、的鑄件。其斷裂部位為齒部，焊后需機(jī)械加工，且承受力矩和沖擊、振動等，因此應(yīng)選用熱焊法：1)選用氣焊，氣焊火焰還可以用于預(yù)熱工件和焊后緩冷。填充金屬應(yīng)使用專制的鑄鐵棒，并配以CJ201氣焊焊劑，以保證焊接質(zhì)量。2)也可用鑄鐵焊條進(jìn)行焊條電弧焊焊補(bǔ)。二、直徑()500mm鑄的帶輪：焊后再次斷裂的原因：1)E4303(J422)焊條為結(jié)構(gòu)鋼焊條，鋼芯鑄鐵焊條適用于非加工面的焊接，焊條選擇不正確。2)采用冷焊法，熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織、裂紋氣孔，一般只用于補(bǔ)焊要求不高的鑄件。其斷裂部位為輪輻，焊后可以不進(jìn)行機(jī)械加工，但焊后不能自由收縮，易產(chǎn)生裂紋，且承受張緊力和沖擊、振動等，因此應(yīng)選用熱焊法：1)選用氣

16、焊，氣焊火焰還可以用于預(yù)熱工件和焊后緩冷。填充金屬應(yīng)使用專制的鑄鐵棒，并配以CJ201氣焊焊齊I，以保證焊接質(zhì)量。2)也可用鑄鐵焊條進(jìn)行焊條電弧焊焊補(bǔ)。如非要選用冷焊口法：至少選用饃基鑄鐵焊條，并采用小電流、短弧、窄焊縫、短焊道(不大于50mm),焊后及時(shí)錘擊。V思考題:1 .釬焊和熔焊的實(shí)質(zhì)差別是什么？釬焊的主要適用范圍有哪些？2 .高頻焊和普通的電阻焊有什么不同？其應(yīng)用范圍主要有哪些？3 .P191習(xí)題1:如圖所示三種工件，其焊縫布置是否合理？若不合理，請加以改正。4 .等離子弧與一般電弧有何異同？5 .解釋下列名詞：金屬的焊接性、碳當(dāng)量。四、金屬切削（思考題）1 .說明車削的切削用量（包

17、括名稱、定義、代號和單位）切削速度Vc：切削刃上選定點(diǎn)相對于工件主運(yùn)動的瞬時(shí)速度，單位為m/s,m/min進(jìn)給量f:刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對于工件的位移，即刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程，刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對于工件的位移量，m/r,m/sto背吃刀量ap（切削深度）：切削加工時(shí)，待加工表面與已加工表面間的垂直距離mm,也就是垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向上主切削刃切入工件的深度，mm。2 .簡述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角的作用。3 .何謂積屑瘤？它是如何形成的？對切削加工有哪些影響？在中等或較低的切削速度下切削塑性金屬時(shí)，在刀具前面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，即為積屑瘤。積屑瘤的形成過

18、程：由于刀一一屑間的摩擦，在一定溫度和壓力下，切屑底層金屬和前面接觸的金屬發(fā)生粘結(jié)，形成了積屑瘤。積屑瘤對切削加工的影響：1、硬度高于工件材料，可代替切削刃起切削作用，有保護(hù)刀刃的作用。2、積屑瘤可增大前角，使刀具更鋒利。3、改變了實(shí)際切削深度和切削厚度，影響尺寸精度。4、導(dǎo)致切削力變化，引起振動。5、影響工件表面粗糙度。粗加工時(shí)，希望有積屑瘤存在。精加工時(shí)，不希望生成積屑瘤。4 .簡述切削用量選擇的原則。切削用量的合理選擇從對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率及刀具耐用度等三方面考慮。對加工質(zhì)量的影響：1）ap增大、f增大，則切削力增大，工件變形大，沖擊振動大，精度和Ra下降；2）Vc則對切削力影響不大，可防

19、止積屑瘤，但切削熱增加，刀具磨損加快，加工硬化和表面殘余應(yīng)力增大。因此，采用低ap、低f、高Vc有利于表面質(zhì)量的提高（精加工）。對生產(chǎn)率的影響：切削加工時(shí)基本的工藝時(shí)間方面，切削用量對切削時(shí)間的影響是相同的。對刀具耐用度的影響：Vc對刀具耐用度影響最大，其次是進(jìn)給量f,ap最小。因此切削用量的選擇順序?yàn)椋?）盡可能大的ap,其次選盡可能大的f,最后選盡可能大的Vc2）粗加工時(shí)：取較大的ap、f,Vc不太高；3）精加工時(shí)：取較小的ap、f,較高的Vc。5 .何謂生產(chǎn)過程、工藝過程、工序？1）由原材料制成的各種零件并裝配成產(chǎn)品的全過程，稱為生產(chǎn)過程。包括原材料的運(yùn)輸、保管、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造毛坯、切削加工、裝配、檢驗(yàn)及試車，油漆和包裝等。2）生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）的形狀、尺寸或性能，使之變?yōu)槌善返倪^程稱為工藝過程。3）工序：在一個(gè)工作地對同一個(gè)或同時(shí)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程6 .一股夾具有哪幾個(gè)組成部分？各起什么作用？1）定位元件：夾具上用來確定工件正確位置的零件包括